Для решения этой задачи, давайте сначала разберёмся с реакцией между медью (II) сульфатом (CuSO4) и цинком (Zn). Реакция можно записать следующим образом:
[
\text{CuSO}_4 + \text{Zn} \rightarrow \text{Cu} + \text{ZnSO}_4
]
Теперь определим количество вещества в 26 г медного (II) сульфата. Молярная масса CuSO4 составляет:
- Молярная масса меди (Cu) = 63.5 г/моль
- Молярная масса серы (S) = 32.1 г/моль
- Молярная масса кислорода (O) = 16 г/моль (4 атома, итого 64 г)
Следовательно, молярная масса CuSO4:
[
63.5 + 32.1 + 64 = 159.6 \text{ г/моль}
]
Теперь найдем количество вещества CuSO4 в 26 г:
[
n_{CuSO4} = \frac{m}{M} = \frac{26 \text{ г}}{159.6 \text{ г/моль}} \approx 0.162 \text{ моль}
]
Теперь определим количество вещества цинка в 15 г. Молярная масса Zn составляет 65.4 г/моль:
[
n_{Zn} = \frac{15 \text{ г}}{65.4 \text{ г/моль}} \approx 0.229 \text{ моль}
]
Теперь сравним соотношение реагентов. Согласно уравнению реакции:
1 моль CuSO4 реагирует с 1 моль Zn. У нас:
- 0.162 моль CuSO4
- 0.229 моль Zn
Поскольку количество CuSO4 меньше, чем количество Zn, медный сульфат будет ограничивающим реагентом.
Теперь определим массу образовавшейся меди (Cu). Количество меди, которое получится, равно количеству CuSO4:
[
m_{Cu} = n_{CuSO4} \times M_{Cu}
]
[
m_{Cu} = 0.162 \text{ моль} \times 63.5 \text{ г/моль} \approx 10.30 \text{ г}
]
Итак, мы получили около 10.30 г меди в результате реакции.
Теперь рассмотрим, какой из реагентов остался в избытке:
- Мы использовали 0.162 моль Zn на 0.162 моль CuSO4.
- Осталось (0.229 - 0.162) = 0.067 моль Zn.
Для определения массы оставшегося Zn, перемножим остаток с его молярной массой:
[
m_{Zn\text{ (остаток)}} = 0.067 \text{ моль} \times 65.4 \text{ г/моль} \approx 4.38 \text{ г}
]
Таким образом, мы выяснили, что в этом эксперименте в избытке остаётся цинк (Zn), и мы образовали около 10.30 г меди (Cu).
